海上溢油的行为和归宿数学模型基本理论与建立方法的研究

摘要

该文简要介绍了石油的特性,对海上溢油数学模型的基本理论及其发展现状做了个详细的综述,系统地推导了污染物分子扩散、紊动扩散和一、二维剪切流的离散方程.利用这些基本控制方程建立了海上溢油数学模型.海上溢油模型以二维移流扩散方程为基本控制方程,采用蒙特卡罗方法建立溢油的扩散漂移轨迹,即先用欧拉-拉格朗日追踪质点法求得油膜的漂移扩散,在此基础上增加油膜扩散的随机数.并用水槽实验验证了油膜的扩散漂移.导出了油膜厚度的表达式,从而建立了油膜的虚拟椭圆的长轴和短轴随时间变化的理论公式和图线.该模型系统的考虑了石油的风化和归宿问题,将挥发、乳化和卷吸概念引入到模型计算中,建立了全新的海上溢油归宿数学模型,具有创新性.利用上述的基本原理和方法,在对大亚湾的水文地质资料进行较全面的收集和整理的基础上,建立了大亚湾水动力和海域溢油行为和归宿数学模型,并用10个测站资料对大亚湾水动力模型进行了验证,用染料示踪的实测资料对大亚湾海上溢油数学模型进行调试验证.结果表明,模型的基本理论是正确的,建立方法是可靠的.模型已被中海壳牌公司所验收,这对于今后在大亚湾地区建立大型厂区的情况下的水环境的保护起到重要的作用.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1海上溢油污染的概况—“黑色波浪”威胁全球

1.2石油污染的危害

1.3石油的组分及主要物理特性

1.4溢油模型研究的现状

1.5本文研究的主要内容

第二章溢油行为的基本控制方程

2.1几个基本概念

2.2分子扩散

2.3层流的随流扩散

2.4紊动扩散

2.5剪切流中的离散

2.6小结

第三章水动力数学模型

3.1潮流场数值模型的建立

3.2潮汐的调和分析

3.3潮流

3.4小结

第四章海上溢油行为和归宿的数值模拟

4.1石油进入水体后的行为和归宿

4.2油膜在海面的行为

4.3海上溢油后石油的归宿模型

4.4模型的验证

4.5小结

第五章大亚湾水动力数学模型的建立

5.1地形资料

5.2大亚湾水动力条件

5.3调和分析

5.4水动力数学模型模拟结果

5.5小结

第六章海上溢油数学模型在大亚湾的应用

6.1大亚湾建立海上溢油数学模型的必要性

6.2大亚湾海上溢油模型的建立

6.3溢油模型的验证

6.4溢油模拟的结果

6.5模拟结果的分析

6.6石油溢出后的防范措施

6.7小结

第七章结语

7.1结论

7.2建议

参考文献

发表的论文及参加的科研项目

致谢